本發(fā)明涉及改性高分子材料領(lǐng)域，特別是涉及一種改性熱塑性高聚物材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
采用剛性粒子或橡膠來改性熱塑性高聚物材料是現(xiàn)在通用的手段。其目的是改進(jìn)熱塑性高聚物材料的高收縮率、韌性低、耐低溫性能差、耐熱性不好、剛?cè)嵝圆患?、阻燃性不好等問題。但是上述方法只是簡(jiǎn)單的共混改性，在解決熱塑性高聚物材料一種性能的不足時(shí)，常會(huì)犧牲其他的優(yōu)異性能。如提高韌性時(shí)，拉伸與彎曲強(qiáng)度就會(huì)降低很多。究其原因，主要是各種添加物形成的各種分散相的界面缺陷、分散性不理想、分散相不夠細(xì)小、分散不均勻以及分散方法不合理等造成的。
動(dòng)物關(guān)節(jié)具有優(yōu)異的耐曲撓性、高韌性和高強(qiáng)度。這些性能是由動(dòng)物的骨骼與韌帶的界面特點(diǎn)以及其結(jié)構(gòu)、組織材料與結(jié)合方式所決定的。韌帶是可彎曲的、纖維狀的致密結(jié)締組織。它附著于骨骼的可活動(dòng)部分，但限制其活動(dòng)范圍。
仿照動(dòng)物關(guān)節(jié)與韌帶的界面特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)、組織材料特點(diǎn)與結(jié)合方式來解決現(xiàn)有熱塑性高聚物材料的性能不足，用該方法來制備高性能（如高韌性、高耐曲撓性、高強(qiáng)度、低收縮率等）的復(fù)合材料，目前尚未見相關(guān)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于此，有必要針對(duì)背景技術(shù)中存在的問題，提供一種改性熱塑性高聚物材料，該改性熱塑性高聚物材料仿照動(dòng)物關(guān)節(jié)與韌帶的界面特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)、組織材料特點(diǎn)與結(jié)合方式，使該改性熱塑性高聚物材料可以同時(shí)具備高韌性、高耐曲撓性、高強(qiáng)度、低收縮率等。
此外，本申請(qǐng)還提供一種改性熱塑性高聚物材料的制備方法。
一種改性熱塑性高聚物材料，包括依次交織相連的環(huán)氧樹脂固化包覆物、仿韌帶材料和待改性的熱塑性高聚物；
所述仿韌帶材料包括功能化熱塑性彈性體和助劑。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述仿韌帶材料還包括增強(qiáng)劑、相容劑及有機(jī)納米粘土中的至少一種。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，各原料之間的質(zhì)量比例關(guān)系如下：
環(huán)氧樹脂固化包覆物3~80份；
功能化熱塑性彈性體5~30份；
增強(qiáng)劑0~15份；
相容劑0~45份；
有機(jī)納米粘土0~15份；
助劑0.5~5份；
待改性的熱塑性高聚物30~90份。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，各原料之間的質(zhì)量比例關(guān)系如下：
環(huán)氧樹脂固化包覆物5~50份；
功能化熱塑性彈性體3~10份；
增強(qiáng)劑1~10份；
相容劑5~30份；
有機(jī)納米粘土2~10份；
助劑0.5~3份；
待改性的熱塑性高聚物40~80份。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述功能化熱塑性彈性體選自氯化聚乙烯彈性體、聚氨酯彈性體、聚酰胺彈性體、有機(jī)硅彈性體、聚丙烯酸酯彈性體及聚烯烴類彈性體中的至少一種。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述增強(qiáng)劑選自石棉粉、硅灰石粉、凹凸棒粉、海泡石粉、短切有機(jī)纖維、短切無機(jī)纖維、云母粉及滑石粉中的至少一種。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述相容劑與所述待改性的熱塑性高聚物相匹配，且可與所述環(huán)氧樹脂固化包覆物表面基團(tuán)反應(yīng)。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述助劑選自抗氧劑、潤(rùn)滑劑、抗光老化劑、著色劑及偶聯(lián)劑中的至少一種。
一種改性熱塑性高聚物材料的制備方法，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下步驟：
將3~80份環(huán)氧樹脂固化包覆物、5~30份功能化熱塑性彈性體、0~15份增強(qiáng)劑、0~45份相容劑、0~15份有機(jī)納米粘土和0.5~5份助劑混合均勻，熔融混合擠出，得到母料；
將10~70份所述母料和30~90份待改性的熱塑性高聚物混合均勻，熔融混合擠出，得到所述改性熱塑性高聚物材料。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述改性熱塑性高聚物材料的制備方法，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下步驟：
將5~50份環(huán)氧樹脂固化包覆物、3~10份功能化熱塑性彈性體、1~10份增強(qiáng)劑、5~30份相容劑、2~10份有機(jī)納米粘土和0.5~3份助劑混合均勻，熔融混合擠出，得到母料；
將20~60份所述母料和40~80份待改性高聚物混合均勻，熔融混合擠出，得到所述改性熱塑性高聚物材料。
上述改性熱塑性高聚物材料，選用環(huán)氧樹脂固化包覆物作為內(nèi)核材料，使無機(jī)粉料能在體系中高度均勻分散，再選用功能化熱塑性彈性體等作為仿韌帶材料，使其優(yōu)先與環(huán)氧樹脂固化包覆物表面基團(tuán)反應(yīng)，從而被強(qiáng)力固定在環(huán)氧樹脂固化包覆物周圍，這樣在達(dá)到增韌效果的同時(shí)，基本不損害待改性的熱塑性高聚物的強(qiáng)度，使得改性熱塑性高聚物材料可以同時(shí)具備高韌性、高耐曲撓性、高強(qiáng)度、低收縮率等。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
一種改性熱塑性高聚物材料，包括依次交織相連的環(huán)氧樹脂固化包覆物、仿韌帶材料和待改性的熱塑性高聚物。
其中，仿韌帶材料包括功能化熱塑性彈性體和助劑。
在本實(shí)施方式中，上述仿韌帶材料還包括增強(qiáng)劑、相容劑及有機(jī)納米粘土中的至少一種。
具體的，上述改性熱塑性高聚物材料各原料之間的質(zhì)量比例關(guān)系如下：
環(huán)氧樹脂固化包覆物3~80份；
功能化熱塑性彈性體5~30份；
增強(qiáng)劑0~15份；
相容劑0~45份；
有機(jī)納米粘土0~15份；
助劑0.5~5份；
待改性的熱塑性高聚物30~90份。
優(yōu)選的，上述改性熱塑性高聚物材料，各原料之間的質(zhì)量比例關(guān)系如下：
環(huán)氧樹脂固化包覆物5~50份；
功能化熱塑性彈性體3~10份；
增強(qiáng)劑1~10份；
相容劑5~30份；
有機(jī)納米粘土2~10份；
助劑0.5~3份；
待改性的熱塑性高聚物40~80份。
其中，環(huán)氧樹脂固化包覆物為cn106220892a公開的環(huán)氧樹脂固化包覆物。優(yōu)選的，該環(huán)氧樹脂固化包覆物中的無機(jī)粉料選用500目以上的球狀無機(jī)粉料，以利于產(chǎn)生高抗沖性能、高分散微細(xì)相，從而產(chǎn)生高的綜合性能。
優(yōu)選的，上述功能化熱塑性彈性體選自氯化聚乙烯彈性體、聚氨酯彈性體、聚酯彈性體、聚酰胺彈性體、有機(jī)硅彈性體、聚丙烯酸酯彈性體及聚烯烴類彈性體中的至少一種。
需要說明的是，上述聚烯烴類彈性體可以是接枝類聚烯烴彈性體或者共聚烯烴類彈性體。
增強(qiáng)劑能大幅度提高改性熱塑性高聚物材料的機(jī)械力學(xué)性能。
優(yōu)選的，上述增強(qiáng)劑選自石棉粉、硅灰石粉、凹凸棒粉、海泡石粉、短切有機(jī)纖維、短切無機(jī)纖維、云母粉及滑石粉中的至少一種。
相容劑與上述待改性的熱塑性高聚物相匹配，且可與環(huán)氧樹脂固化包覆物表面基團(tuán)反應(yīng)。
可以理解，假如待改性的熱塑性高聚物為聚丙烯，則相容劑需與聚丙烯相匹配且可與環(huán)氧樹脂固化包覆物表面基團(tuán)反應(yīng)，例如馬來酸酐接枝聚丙烯。
又假如待改性的熱塑性高聚物為聚苯乙烯，則相容劑需與聚苯乙烯相匹配且可與環(huán)氧樹脂固化物表面基團(tuán)反應(yīng)，例如苯乙烯馬來酸酐共聚物。
相容劑的加入可以很好地解決環(huán)氧樹脂固化包覆物、仿韌帶材料與待改性的熱塑性高聚物的相容性。
有機(jī)納米粘土的加入可以進(jìn)一步提高改性熱塑性高聚物材料的機(jī)械力學(xué)性能。
助劑選自抗氧劑、潤(rùn)滑劑、抗光老化劑、著色劑及偶聯(lián)劑中的至少一種。
助劑的加入主要是為了滿足抗老化、著色、有利于加工就有利于各種組分之間的配合上述改性熱塑性高聚物材料由以下方法制備：
s110、將3~80質(zhì)量份的環(huán)氧樹脂固化包覆物、5~30質(zhì)量份的功能化熱塑性彈性體、0~15質(zhì)量份的增強(qiáng)劑、0~45質(zhì)量份的相容劑、0~15份質(zhì)量份的有機(jī)納米粘土和0.5~5質(zhì)量份的助劑混合均勻，熔融混合擠出，得到母料。
優(yōu)選的，將5~50質(zhì)量份的環(huán)氧樹脂固化包覆物、3~10質(zhì)量份的功能化熱塑性彈性體、1~10質(zhì)量份的增強(qiáng)劑、5~30質(zhì)量份的相容劑、2~10質(zhì)量份的有機(jī)納米粘土和0.5~3質(zhì)量份的助劑混合均勻，熔融混合擠出，得到母料。
其中，環(huán)氧樹脂固化包覆物為cn106220892a公開的環(huán)氧樹脂固化包覆物。優(yōu)選的，該環(huán)氧樹脂固化包覆物中的無機(jī)粉料選用500目以上的球狀無機(jī)粉料，以利于產(chǎn)生高抗沖性能、高分散微細(xì)相，從而產(chǎn)生高的綜合性能。
優(yōu)選的，上述功能化熱塑性彈性體選自氯化聚乙烯彈性體、聚氨酯彈性體、聚酯彈性體、聚酰胺彈性體、有機(jī)硅彈性體、聚丙烯酸酯彈性體及聚烯烴類彈性體中的至少一種。
需要說明的是，上述聚烯烴類彈性體可以是接枝類聚烯烴彈性體或者共聚烯烴類彈性體。
上述功能化熱塑性彈性體可優(yōu)先與環(huán)氧樹脂固化包覆物的表面基團(tuán)反應(yīng)，使其被強(qiáng)力固定在環(huán)氧樹脂固化包覆物周圍，這樣在達(dá)到增韌效果的同時(shí)，基本不會(huì)損害待改性的熱塑性高聚物的強(qiáng)度。
增強(qiáng)劑能大幅度提高改性熱塑性高聚物材料的機(jī)械力學(xué)性能。
優(yōu)選的，上述增強(qiáng)劑選自石棉粉、硅灰石粉、凹凸棒粉、海泡石粉、短切有機(jī)纖維、短切無機(jī)纖維、云母粉及滑石粉中的至少一種。
相容劑與上述待改性的熱塑性高聚物相匹配，且可與環(huán)氧樹脂固化包覆物表面基團(tuán)反應(yīng)。
可以理解，假如待改性的熱塑性高聚物為聚丙烯，則相容劑需與聚丙烯相匹配且可與環(huán)氧樹脂固化包覆物表面基團(tuán)反應(yīng)，例如馬來酸酐接枝聚丙烯。
又假如待改性的熱塑性高聚物為聚苯乙烯，則相容劑需與聚苯乙烯相匹配且可與環(huán)氧樹脂固化物表面基團(tuán)反應(yīng)，例如苯乙烯馬來酸酐共聚物。
相容劑的加入可以很好地解決環(huán)氧樹脂固化包覆物、仿韌帶材料與待改性的熱塑性高聚物的相容性。
需要說明的是，上述增強(qiáng)劑、相容劑和有機(jī)納米粘土可以根據(jù)情況選擇性加入。
s120、將10~70質(zhì)量份的上述母料和30~90質(zhì)量份待改性的熱塑性高聚物混合均勻，熔融混合擠出，得到改性熱塑性高聚物材料。
優(yōu)選的，將20~60質(zhì)量份的上述母料和40~80質(zhì)量份的待改性的熱塑性高聚物混合均勻，熔融混合擠出，得到改性熱塑性高聚物材料。
需要說明的是，上述待改性的熱塑性高聚物可以是任何待改性的熱塑性高聚物。
上述改性熱塑性高聚物材料，選用環(huán)氧樹脂固化包覆物作為內(nèi)核材料，使無機(jī)粉料能在體系中高度均勻分散，再選用功能化熱塑性彈性體等作為仿韌帶材料，使其優(yōu)先與環(huán)氧樹脂固化包覆物表面基團(tuán)反應(yīng)，從而被強(qiáng)力固定在環(huán)氧樹脂固化包覆物周圍，這樣在達(dá)到增韌效果的同時(shí)，基本不損害待改性的熱塑性高聚物的強(qiáng)度，使得改性熱塑性高聚物材料可以同時(shí)具備高韌性、高耐曲撓性、高強(qiáng)度、低收縮率等。
以下為具體實(shí)施例。
實(shí)施例1（以聚丙烯為待改性的熱塑性高聚物）
將50kg環(huán)氧樹脂固化包覆重質(zhì)碳酸鈣粉、30kg馬來酸酐接枝poe、5kg硅灰石粉、26kg馬來酸酐接枝聚丙烯、4kg有機(jī)納米粘土、0.2kg抗氧劑、0.1kg抗光老化劑、0.6kg潤(rùn)滑劑和0.4kg硅烷偶聯(lián)劑kh550混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到母料。
將35kg上述母料和65kg聚丙烯混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到改性聚丙烯材料。
取上述改性聚丙烯材料，按標(biāo)準(zhǔn)制樣測(cè)試：拉伸強(qiáng)度26.8mpa、斷裂伸長(zhǎng)率263%、彎曲強(qiáng)度32.4mpa、彎曲模量1230mpa、缺口沖擊強(qiáng)度：41kj/m2、熱變形溫度109℃。
對(duì)比例1
將17.5kg重質(zhì)碳酸鈣粉、5.25kg馬來酸酐接枝poe、1.75kg硅灰石粉、9.1kg馬來酸酐接枝聚丙烯、1.4kg有機(jī)納米粘土、0.2kg抗氧劑、0.1kg抗光老化劑、0.6kg潤(rùn)滑劑、0.4kg硅烷偶聯(lián)劑kh550和65kg聚丙烯混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到改性聚丙烯。
取上述改性聚丙烯，按標(biāo)準(zhǔn)制樣測(cè)試：拉伸強(qiáng)度20.8mpa、斷裂伸長(zhǎng)率37%、彎曲強(qiáng)度27.4mpa、彎曲模量1157mpa、缺口沖擊強(qiáng)度：7.9kj/m2、熱變形溫度103℃。
實(shí)施例2（以聚丙烯為待改性的熱塑性聚合物）
將40kg環(huán)氧樹脂固化包覆玻璃微珠、15kg馬來酸酐接枝poe、5kg短切玻璃纖維、33kg馬來酸酐接枝聚丙烯、7kg有機(jī)納米粘土、0.2kg抗氧劑、0.1kg抗光老化劑、0.6kg潤(rùn)滑劑和0.3kg硅烷偶聯(lián)劑kh550混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到母料。
將40kg上述母料和60kg聚丙烯混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到改性聚丙烯材料。
取上述改性聚丙烯材料，按標(biāo)準(zhǔn)制樣測(cè)試：拉伸強(qiáng)度28.3mpa、斷裂伸長(zhǎng)率167%、彎曲強(qiáng)度31.2mpa、彎曲模量1637mpa、缺口沖擊強(qiáng)度：52kj/m2、熱變形溫度129℃。
對(duì)比例2
將16kg玻璃微珠、6kg馬來酸酐接枝poe、2kg短切玻璃纖維、13.2kg馬來酸酐接枝聚丙烯、2.8kg有機(jī)納米粘土、0.2kg抗氧劑、0.1kg抗光老化劑、0.6kg潤(rùn)滑劑、0.3kg硅烷偶聯(lián)劑kh550和60kg聚丙烯混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到改性聚丙烯。
取上述改性聚丙烯，按標(biāo)準(zhǔn)制樣測(cè)試：拉伸強(qiáng)度20.3mpa、斷裂伸長(zhǎng)率17%、彎曲強(qiáng)度25.2mpa、彎曲模量1132mpa、缺口沖擊強(qiáng)度：12kj/m2、熱變形溫度108℃。
實(shí)施例3（以尼龍6為待改性的熱塑性高聚物）
將31kg環(huán)氧樹脂固化包覆納米鈣粉、15kg聚酰胺彈性體、10kg硅灰石粉、34kg單端羧基尼龍6、10kg有機(jī)納米粘土、0.2kg抗氧劑、0.6kg潤(rùn)滑劑和0.2kg硅烷偶聯(lián)劑kh550混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到母料。
將50kg上述母料和50kg尼龍6混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到改性尼龍6材料。
取上述改性尼龍6材料，按標(biāo)準(zhǔn)制樣測(cè)試：拉伸強(qiáng)度69.6mpa、斷裂伸長(zhǎng)率107%、彎曲強(qiáng)度85.5mpa、缺口沖擊強(qiáng)度：23.6kj/m2、吸水率：0.53%、收縮率0.63%。
對(duì)比例3
將15.5kg納米鈣粉、7.5kg聚酰胺彈性體、5kg硅灰石粉、17kg單端羧基尼龍6、5kg有機(jī)納米粘土、0.2kg抗氧劑、0.6kg潤(rùn)滑劑、0.2kg硅烷偶聯(lián)劑kh550和50kg尼龍6混合均勻，熔融擠出造粒，得到改性尼龍6。
取上述改性尼龍6，按標(biāo)準(zhǔn)制樣測(cè)試：拉伸強(qiáng)度47.3mpa、斷裂伸長(zhǎng)率37%、彎曲強(qiáng)度50.9mpa、缺口沖擊強(qiáng)度：11.3kj/m2、吸水率：1.51%、收縮率0.95%。
實(shí)施例4（以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯作為待改性的熱塑性高聚物）
將35kg環(huán)氧樹脂固化包覆納米鈣粉、15kg聚酯彈性體、10kg凹凸棒粉、30kg單端羧基聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、10kg有機(jī)納米粘土、0.2kg抗氧劑、0.6kg潤(rùn)滑劑和0.2kg硅烷偶聯(lián)劑kh550混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到母料。
將30kg上述母料和70kg聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯混合均勻，熔融混合擠出造粒，同時(shí)從玻纖添加口加入總量30%的玻璃纖維，得到改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯材料。
取上述改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯材料，按標(biāo)準(zhǔn)制樣測(cè)試：拉伸強(qiáng)度147mpa、斷裂伸長(zhǎng)率2.9%、彎曲強(qiáng)度215.5mpa、彎曲模量9075mpa、缺口沖擊強(qiáng)度：9.7kj/m2。
對(duì)比例4
將10.5kg納米鈣粉、4.5kg聚酯彈性體、3kg凹凸棒粉、9kg單端羧基聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、3kg有機(jī)納米粘土、0.2kg抗氧劑、0.6kg潤(rùn)滑劑、0.2kg硅烷偶聯(lián)劑kh550和70kg聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯混合均勻，熔融混合擠出造粒，同時(shí)從玻纖添加口加入總量30%的玻璃纖維，得到改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
取上述改性聚對(duì)苯二甲乙二醇酯，按標(biāo)準(zhǔn)制樣測(cè)試：拉伸強(qiáng)度105mpa、斷裂伸長(zhǎng)率2.3%、彎曲強(qiáng)度145mpa、彎曲模量6071mpa、缺口沖擊強(qiáng)度：5.9kj/m2。
實(shí)施例5（以聚苯乙烯作為待改性的熱塑性高聚物）
將35kg環(huán)氧樹脂固化包覆納米鈣粉、20kg羧基丁苯膠、5kg硅灰石粉、20kg苯乙烯馬來酸酐共聚物、10kg有機(jī)納米粘土、0.2kg抗氧劑、0.6kg潤(rùn)滑劑和0.2kg硅烷偶聯(lián)劑kh550混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到母料。
將45kg上述母料和55kg聚苯乙烯混合均勻，熔融混合擠出造粒，得到改性聚苯乙烯材料。
取上述改性聚苯乙烯材料，按標(biāo)準(zhǔn)制樣測(cè)試：拉伸強(qiáng)度35mpa、斷裂伸長(zhǎng)率59%、彎曲強(qiáng)度2300mpa、彎曲模量55.5mpa、缺口沖擊強(qiáng)度：53kj/m2。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。